摘要：文章以某磷矿区为研究对象，通过详细分析矿区地质特征、水文地质条件、工程地质条件等开采技术条件，探讨矿山开采过程中可能遇到的主要问题及其防治对策。研究表明，该矿区构造简单，但水文地质条件复杂，开采过程中需重点关注顶板稳定性、突水风险、热害等问题。针对上述问题，提出相应的防治措施，包括加强支护、做好防排水工作、建立监测预警系统等，为矿山安全高效开采提供技术支撑。
关键词：矿山地质特征,开采技术,水文地质,工程地质,防治措施
矿产资源开发过程中，矿山地质特征和开采技术条件是影响开采安全和效益的关键因素。合理评价矿区地质特征，科学分析开采技术条件，对指导矿山开采设计和施工具有重要意义。文章以某磷矿区为例，通过系统分析矿区地质特征和开采技术条件，探讨开采过程中可能遇到的主要问题及其防治对策，以期为类似矿山的开发提供参考。
1矿山地质特征
1.1区域地质背景
研究区位于特提斯-喜马拉雅与濒太平洋两大全球构造域接合部东侧、扬子陆块东南缘、黔北台隆遵义断拱贵阳复杂构造变形区，属川滇黔相邻成矿带渝东南-黔中南锰、铝、铅锌、磷成矿远景区。区域上出露地层有元古界青白口系、南华系、震旦系、寒武系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系及零星分布的第四系。
1.2矿体地质特征
矿体赋存于震旦系洋水组中上部，属于海相生物-化学沉积矿床。矿体走向北东，倾向南东，倾角为1。~10。。矿体延伸长约4524m，倾向延深宽879~1562m，延展规模属大型。矿体赋存标高+47.46~+318.54m，埋深371.50~935.54m。
1.3构造特征
区内构造复杂程度属简单型，主要发育F1和F2两条断裂。F1断层位于勘查区西南，走向北西，倾向北东，倾角为60。，为逆断层。F2断层位于勘查区中东部，走向北东，倾向南东，为逆断层。这些构造对矿体的赋存和开采具有重要影响。
2开采技术条件分析
2.1水文地质条件
2.1.1含水层特征
研究区含水层类型具有明显的分带性特征，主要可划分为三种类型。碳酸盐岩岩溶含水层主要分布在石冷水组、高台组、清虚洞组、明心寺组二段、灯影组和洋水组中，其中石冷水组岩性以白云岩为主，含水介质以溶孔-溶隙为主，富水性中等，水化学类型为HCO3-Ca·Mg型；清虚洞组以灰岩为主，含水介质以溶洞-裂隙为主，富水性中等-强，调查出露泉点流量0.102~80.06L/s；灯影组作为矿体直接顶板，岩性为白云岩，含水介质以溶孔-溶隙为主，枯季地下水径流模数3.0~5.8L/s·km2，富水性中等，是矿床主要充水含水层。
基岩裂隙含水层主要发育在金顶山组、明心寺组一段、牛蹄塘组和南沱组，岩性以黏土岩、粉砂质黏土岩为主，含水介质以风化裂隙和基岩裂隙为主，地下水主要赋存于风化裂隙中，富水性普遍较弱，枯季地下水径流模数一般小于1.2L/s·km2，在区域上构成相对隔水层。
松散岩类孔隙含水层主要分布在地势低洼的溶蚀沟谷和槽谷地带，以残坡积黏土、粉砂质黏土、碎石土为主，厚度一般0~5m，仅在雨季具有短暂含水性，富水性贫乏。通过对各含水层特征的分析可知，碳酸盐岩岩溶含水层是区内主要的含水层，尤其是作为矿体直接顶板的灯影组岩溶含水层，其发育特征和富水性对矿床开采具有重要影响［1］。
2.1.2充水因素分析
研究区矿床充水因素分析表明，存在多种充水水源及充水途径。大气降水作为区域地下水的主要补给来源，虽然不能直接对矿井造成充水影响，但其通过上覆含水层的径流补给作用，可持续影响灯影组含水层中的地下水量，进而间接影响矿井涌水量，这种影响具有明显的季节性特征，雨季时矿井涌水量增大，枯季时矿井涌水量减少。
地表水的影响主要来自勘查区外围北侧及西北侧的乌江，由于西北侧灯影组大面积出露并与乌江直接接触，加之F1断层的存在使得出露地表的灯影组中节理裂隙发育，在未来开采条件下，当矿井疏干排水高程低于乌江水位时，乌江地表水很可能成为矿井的主要充水水源。地下水方面，灯影组岩溶含水层作为矿床直接顶板，是最主要的充水含水层，其富水性虽然中等，但由于构造裂隙的发育和岩溶的发育，在开采扰动下可能形成较大的导水通道。特别是在开采过程中，随着采空区的扩大，顶板岩层中可能形成垮落带和导水裂隙带，计算表明这些裂隙带会导通整个灯影组含水层，从而加大充水风险。因此，在矿床开采过程中，需要特别关注F1断层附近的地表水-地下水系统，建立完善的超前探测和防治水系统［2］。
2.1.3突水风险
根据研究区水文地质条件分析，矿床突水风险主要表现在以下方面。
首先，F1断层作为主要构造带，其切割灯影组两侧的节理裂隙走向以123。～162。、204。～263。两个方向为主，与勘查区岩层走向基本一致，F1断层两侧的张性裂隙具有一定的导水性，加之该断层与乌江水体直接接触，在开采条件下极易形成地表水-地下水的快速通道，成为矿井突水的严重隐患。
其次，通过理论计算分析，矿层开采后形成的垮落带最大高度值范围为26.54~29.83m，导水裂缝带高度值为77.52~80.59m，垮落带和导水裂缝带叠加高度值为104.06~110.42m，而灯影组全段厚度为206.09~262.92m，下段硅质岩、硅质白云岩的厚度仅为6.8~34.27m，这意味着未来部分采空区上方的导水裂缝带会突破灯影组下段弱透水层，导通上段含水层，显著增加矿井充水风险。
最后，由于区内构造的发育和岩溶的发育，在采动影响下可能激活或扩大原有裂隙，形成新的导水通道。因此，在矿山开采过程中，应重点关注F1断层及其影响带，严格控制禁采区范围，加强采空区顶板管理，建立科学的超前探测和监测预警系统，确保采矿活动的安全进行。
2.2工程地质条件
2.2.1岩体质量评价
矿层顶底板的岩体质量评价对矿山安全生产具有重要意义，通过现场工程地质调查和岩石力学试验分析表明，矿层顶板灯影组白云岩具有较高的单轴抗压强度和弹性模量，岩石硬度系数较大，属于较硬岩组类别。岩体节理裂隙发育程度中等，节理面较平直，粗糙度中等，节理闭合程度好，未见明显充填物。
基于岩体质量分类标准评价，顶板灯影组白云岩的岩体基本质量指标RQD值介于75~90，岩体级别为Ⅱ-Ⅲ级，表明顶板岩体质量处于中等至良好水平。底板岩体包括直接底板洋水组白云岩和间接底板南沱组碎屑岩两部分，其中洋水组白云岩岩石强度适中，节理裂隙中等发育，岩体完整性一般；南沱组碎屑岩以砂岩和泥岩互层为主，岩性较软，节理裂隙发育程度较高，岩体破碎带出现频率相对较大。
综合评价表明，底板岩体的RQD值大多在60~75，岩体级别为Ⅲ级，整体呈现中等质量特征。考虑到顶底板岩体质量状况，在进行采矿设计和支护方案制定时，需要重点关注底板岩体的稳定性控制，采取相应的加固措施，确保采矿工作面的安全。同时，对顶板局部可能出现的不良地质现象要及时发现和处理，建立完善的监测预警机制，为矿山安全生产提供可靠保障。
2.2.2稳定性分析
通过系统的工程地质调查和稳定性评价分析，矿区顶板、底板和边坡展现出不同的稳定性特征。顶板以灯影组白云岩为主，岩体较完整，节理裂隙发育程度一般，大部分区域显示出良好的稳定性，能够为采矿活动提供可靠的安全保障。但在断层构造带附近，受构造应力作用影响，节理裂隙明显发育，岩体完整性降低，局部区域可能出现顶板松动、片帮和冒顶等不稳定现象，需要采取针对性的支护措施加以控制。底板岩体整体表现出较好的稳定性特征，虽然岩性相对较软，但层理发育规律，节理裂隙闭合性好，未见明显的软弱夹层和溶蚀现象，发生工程地质问题的可能性较小，能够为采矿工作面提供稳定的支撑条件。
矿区自然边坡整体稳定性良好，坡体岩性较硬，抗风化能力强，但在局部地段由于地形地貌和水文地质条件的影响，存在一定的崩塌和滑坡风险，主要表现为表层松散堆积物的不稳定性和岩体节理切割形成的楔形体滑动潜势。建议对这些不稳定地段进行系统的监测和预警，采取必要的边坡治理措施，如削坡减载、锚固支护、排水降压等，确保边坡的长期稳定性［3］。同时要注意采矿活动对边坡稳定性的影响，避免因采空区引起的地表变形加剧边坡失稳风险。
2.3环境地质条件
2.3.1地质环境现状
该区域的地质环境总体状况良好，经过长期地质演化和地表风化作用形成了独特的地貌特征。区内历史上曾发生过滑坡事件，形成了古滑坡体，但经过自然调整和稳定化过程，目前这些古滑坡体均已达到新的平衡状态，不存在进一步滑动的风险。通过地质勘查和长期监测，区域内未发现活动性断裂带或其他重大地质构造带，构造稳定性好。地下水资源丰富，水质检测结果显示各项指标均符合生活用水标准，可直接用于居民生活用水供给。区内水文地质条件稳定，地下水位年际变化幅度小，补给来源稳定可靠。地形地貌方面呈现明显的复杂性和多样性特征，高差起伏较大，既有开阔的平缓地带，也有局部陡峭的崖壁地段。在局部陡崖地带存在危岩体，这些危岩主要由坚硬岩体构成，但因长期风化和重力作用，可能存在块体脱落的隐患，需要进行系统的监测和防护。
2.3.2环境影响预测
根据工程特点和区域地质条件分析，开采活动将对区域环境产生多方面的影响。随着地下开采活动的持续进行，区域地下水系统将受到扰动，可能导致地下水位普遍下降，形成以开采区为中心的降落漏斗，影响范围可能延伸至周边地区，这种水位下降可能影响到当地居民的生活用水及农业灌溉用水，同时也可能引起地表植被受损。开采活动还可能改变区域应力场分布，导致岩体结构发生改变，进而诱发地表变形，表现为地面沉降、裂缝等现象，特别是在开采强度较大的区域，可能出现明显的地表沉降坑，这种变形不仅影响地面建筑物和基础设施的安全，还可能引发次生地质灾害，如崩塌、滑坡等。
采矿过程中产生的废水主要包括矿井涌水和选矿废水，如果处理不当可能造成地表水体污染，影响下游水质；同时，采矿废渣的堆放也将占用土地资源，若防护措施不足，在降雨作用下可能发生淋滤，污染土壤和地下水，且废渣堆体如果堆放不当，在暴雨等外部因素作用下可能发生滑塌，威胁周边环境安全。此外，开采活动产生的粉尘和噪声也会对周围环境和居民生活造成不利影响，需要采取相应的防治措施进行控制［4］。
3矿山开采的主要技术措施
矿山开采技术措施的制定需要充分考虑矿区地质特征、水文地质条件和工程地质条件等因素。基于该矿区实际情况，应建立完善的超前探测系统，在采掘工作面推进前及时发现可能存在的导水通道和富水区域，特别是在F1断层附近区域要加强探测力度。同时，建立分区防治水体系，在重点防治区域实施帷幕注浆、预注浆等防治水措施，控制地下水的渗透和突水风险。在采空区顶板管理方面，应根据顶板岩体特性，合理确定采场结构参数，采用科学的支护方案，包括锚杆、锚索等支护手段的综合运用，确保顶板稳定性。针对底板岩体，需要进行系统的加固处理，避免因底板变形引起的安全问题。在采矿工艺选择上，应根据矿体赋存特点和开采技术条件，采用合理的采矿方法，控制采场回采顺序和采场暴露时间，最大限度减少采矿活动对周围岩体的扰动。
建立健全监测预警系统，包括地表变形监测、地下水位监测、顶板离层监测等，实现对采矿活动影响的实时监控。在环境保护方面，针对可能出现的地表沉降、水质污染等问题，制定相应的预防和治理措施，如采用充填开采技术控制地表沉降，建设完善的废水处理系统确保矿井水达标排放。同时，要注意边坡稳定性控制，对可能发生滑坡、崩塌的危险区域进行加固处理，确保矿山开采活动的安全进行。此外，还需要建立完善的应急预案和管理制度，加强人员培训和安全教育，提高全员安全意识和应急处置能力，为矿山的安全高效开采提供有力保障。
4结束语
综上所述，矿区位于扬子陆块东南缘，矿体属海相生物-化学沉积矿床，赋存于震旦系洋水组中上部。矿体规模大，延伸长约4524m，构造简单，主要发育F1和F2两条断裂。区内含水层以碳酸盐岩岩溶含水层为主，灯影组作为矿体直接顶板是主要充水含水层。F1断层与乌江直接接触，存在较大突水风险，且采空区导水裂缝带可能导通上部含水层，增加充水隐患。顶板灯影组白云岩岩体质量良好(Ⅱ-Ⅲ级），但在断层构造带附近存在不稳定风险；底板岩体整体稳定性较好，边坡局部存在崩塌和滑坡风险。因此，应建立完善的超前探测和监测预警系统，重点关注F1断层影响带，并采取分区防治水措施，根据顶底板特性采用科学支护方案，还要制定环境保护措施，确保矿山安全高效开采。
参考文献
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［3］薛小文.甘肃省当金山矿山地质特征及开采经济意义概略分析［J］.世界有色金属，2020（5）：112-114.
［4］胡屿，段方情，李丙霞.贵州矿山地质环境问题分布特征［J］.地质灾害与环境保护，2015，26（3）：47-52.
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